鲁棒最小二乘支持向量机及其在软测量中的应用

针对最小二乘支持向量机在利用产生于工业现场的非理想数据集进行建模预测时,稀疏化模型鲁棒性差的问题,提出了一种基于模糊C均值聚类和密度加权的稀疏化方法.首先通过模糊C均值聚类将训练样本划分为若干个子类;然后计算每个子类中各样本的可能贡献度,依次从每个子类中选取具有最大可能贡献度的样本作为支持向量;最后更新每个样本的可能贡献度,继续从各个子集中增选支持向量,直至稀疏化后的模型性能满足要求.仿真结果和磨机负荷实际应用表明,该方法能够兼顾模型在整体样本集和各工况子集上的性能,在实现模型稀疏化的同时,能够显著改善最小二乘支持向量机模型的鲁棒性.

大坝安全监测的鲁棒最小二乘支持向量机模型

针对目前在大坝监测模型中应用较多的支持向量机模型,以土坝沉降监测实例比较分析了监测数据中是否含有异常值的两种情况的最小二乘支持向量机监测模型的拟合精度与预测精度,发现异常值的影响不容忽视。通过改进支持向量机模型中的损失函数,建立了大坝安全监测的鲁棒最小二乘支持向量机模型(RLS-SVM)。实例分析表明:不论监测数据是否含有异常值RLS-SVM均可达到较好的拟合精度和预测效果,优于普通LS-SVM模型。

在线鲁棒最小二乘支持向量机回归建模

鉴于工业过程的时变特性以及现场采集的数据通常具有非线性特性且包含离群点,利用最小二乘支持向量机回归(least squares support vector regression,LSSVR)建模易受离群点的影响.针对这一问题,结合鲁棒学习算法(robust learning algorithm,RLA),本文提出了一种在线鲁棒最小二乘支持向量机回归建模方法.该方法首先利用LSSVR模型对过程输出进行预测,与真实输出相比较得到预测误差;然后利用RLA方法训练LSSVR模型的权值,建立鲁棒LSSVR模型;最后应用增量学习方法在线更新鲁棒LSSVR模型,从而得到在线鲁棒LSSVR模型.仿真研究验证了所提方法的有效性.

基于鲁棒最小二乘支持向量机的电机振动故障诊断

对时序数据建模与辨识技术进行了分析,提出了使用鲁棒最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法建立自回归移动平均(ARMA)时序预测模型。该模型是在LS-SVM的约束条件中考虑了鲁棒特性和时序模型参数,使之在求解的过程中对孤立点与噪声不敏感,并且能准确地辨识时序模型参数。考虑到电机振动故障诊断的输入输出数据集间存在着复杂非线性时序上的关系,通过用基于鲁棒LS-SVM的ARMA模型预报电机的振动值,从而预测电机振动故障。实验表明该模型在对非线性时间序列预测精度和稳定性上具有明显的优越性,为确保电机正常运行创造了良好条件。

基于鲁棒最小二乘支持向量机的气动参数拟合

最小二乘支持向量机(LS-SVM)比标准支持向量机具有更高的计算效率,但是却散失了标准支持向量机的稀疏特性,而且当考虑异常值或者误差变量的高斯假设不成立时,会导致不稳健的估计结果。为了克服这两个缺点,在飞行器的气动参数拟合计算中引入了一种鲁棒最小二乘支持向量机(RLS-SVM),该方法通过加权的支持向量机来获得鲁棒估计,并通过对支持值谱进行剪枝最终得到稀疏解。仿真结果表明:RLS-SVM方法简单,学习速度快,拟合精度高,鲁棒性强,是一种在飞行器轨迹计算中值得推广和采用的方法。

基于鲁棒最小二乘支持向量机的齿轮磨损预测

为了降低包含噪声的现场齿轮磨损数据对最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)模型稳健性的影响,采用迭代鲁棒最小二乘支持向量机(iteratively robust least squares support vector machine,IRLSSVM)对齿轮磨损数据进行建模和预报.首先,增加权函数迭代次数以保证建模过程的鲁棒性;然后,将具有全局搜索的耦合模拟退火(coupled simulated annealing,CSA)与局部优化的单纯形法(simplex method,SM)相结合的方法用于优化IRLSSVM模型超参数,进而采用鲁棒交叉验证作为CSA-SM算法拟合目标函数,提高IRLSSVM模型超参数优化过程的鲁棒性;最后,利用K727840ZW变速箱现场齿轮磨损数据进行了数值实验,结果验证了所提出方法的有效性.

基于在线自适应的鲁棒最小二乘支持向量机及其应用

针对最小二乘支持向量机(LSSVM)在利用现场数据建模时难以适应不同工况,鲁棒性较差的问题,提出了一种基于在线自适应修正的鲁棒LSSVM模型。该方法以总的预报误差大小作为阈值,根据不同工况自适应更新参数,从而提高模型对数据的适应性;同时采用模糊隶属度对向量机优化问题中的误差平方项赋予动态权值,增强模型的抗噪声能力。将该方法应用于电厂实际数据对一次风量的预测,并与普通LSSVM模型相比,结果表明该算法所建立的模型鲁棒性强、预测精度高。该模型可满足不同工况下数据的实时预测和估计,为各种在线监测系统提供了良好的数据支持。

基于聚类的鲁棒最小二乘支持向量机

现实数据集通常是呈非线性分布的,虽然很多最小二乘支持向量机算法利用分治策略可以对这一类数据集进行建模,但是由于子模型缺乏鲁棒性,所建的总体模型易受噪声的干扰进而失效。为了对带有噪声的数据集建模,提出了一种基于聚类的鲁棒的最小二乘支持向量机。首先,使用聚类方法将样本分成几个子数据集,每一个子数据集对可以相应地建立一个局部的最小二乘支持向量机来获取对应子数据集的局部动态性。其次,通过在损失函数里加入一个全局正则化因子,使得局部子模型间能够智能地协调,保证建立的全局模型不仅是光滑连续的,同时具有良好的泛化性和鲁棒性。数学和实际例子表明,对于含有噪声的样本集,所提出的方法具有更好的建模效果。

基于沙地猫群优化–最小二乘支持向量机的动态NOx排放预测

针对火电机组频繁调峰导致机组燃烧状态不稳,进而导致锅炉出口NOx浓度波动范围大的问题,提出一种基于沙地猫群优化(sand cat sarm optimization,SCSO)的最小二乘支持向量机(leastsquaressupportvectormachine,LSSVM) NOx动态预测模型。首先利用k近邻互信息计算时间延迟的同时筛选辅助变量。然后,基于SCSO算法进行输入变量阶次的选择。使用包含辅助变量时间延迟和阶次的信息作为模型的输入,SCSO算法优化最小二乘支持向量机参数,建立动态NOx排放最小二乘支持向量机预测模型(SCSO-LSSVM动态软测量模型)。最后将模型与未加入迟延的LSSVM模型,加入迟延的LSSVM模型和粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化最小二乘支持向量机参数的动态软测量模型进行对比验证。结果表明,相较于其他模型,该文建立SCSO-LSSVM动态软测量模型均方根误差、平均绝对误差、平均绝对误差最小,预测精度最高,而且在NOx浓度剧烈波动时也能够较好地预测NOx浓度,具有很好的动态特性。

基于最小二乘孪生支持向量机的不确定数据学习算法

孪生支持向量机通过计算2个二次规划问题,得到2个不平行的超平面,用于解决二分类问题。然而在实际的应用中,数据通常包含不确定信息,这将会对构建模型带来困难。对此,提出了一种用于求解带有不确定数据的最小二乘孪生支持向量机模型。首先,对于每个实例,该方法都分配一个噪声向量来构建噪声信息。其次,将噪声向量结合到最小二乘孪生支持向量机,并在训练阶段得到优化。最后,采用一个2步循环迭代的启发式框架求解得到分类器和更新噪声向量。实验表明,跟其他对比方法比较,本方法采用噪声向量对不确定信息进行建模,并将孪生支持向量机的二次规划问题转化为线性方程,具有更好的分类精度和更高的训练效率。

基于改进最小二乘支持向量机组合模型的深基坑沉降变形预测

为了提高深基坑沉降变形预测精度,及时为深基坑支护施工提供指导,提出一种改进最小二乘支持向量机组合模型;通过引入自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解原始深基坑沉降变形数据,并结合粒子群优化算法和遗传算法对最小二乘支持向量机进行参数寻优,对分解的数据分别训练、预测后再叠加,得到最终预测结果;应用所提出模型对济南市某深基坑的累积沉降量进行预测,同时与其他模型对比,验证所提出模型的实用性和优越性。结果表明:所提出模型预测深基坑累积沉降量的平均相对误差为0.035%,均方误差为0.0809 mm^(2),均方根误差为0.2838 mm,所提出模型的准确性远优于其他模型的;自适应噪声完备集合经验模态分解方法的引入更有利于在深基坑沉降变形预测方面发挥最小二乘支持向量机的优势。

一种稳健最小二乘支持向量机GNSS-IR土壤湿度反演方法

全球卫星导航系统干涉测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)是一种新型的遥感技术,可利用多径信噪比序列的延迟相位值反演土壤湿度值,其延迟相位求解通常使用信赖域算法,该算法一定程度依赖初值设定。文章先使用遗传算法求解出延迟相位粗略值,再将该数值作为信赖域的初值用于迭代计算,提升了部分卫星延迟相位的求解精度及稳定性。此外,针对多径信噪比序列易受环境因素影响引入粗差,进而影响模型反演精度,文章采用稳健最小二乘支持向量机作为反演模型,同时又考虑到多星融合的时空尺度优势,将该模型分别做了单星反演至五星融合反演,并与最小二乘支持向量机模型做对比。分析结果表明,当三星融合时该模型提升精度最为明显,MAE最高可降低15.6%,RMSE最高可降低12.0%。

基于最小二乘支持向量机的电网企业供应链碳排放预测方法研究

电网企业供应链碳排放的预测对推动产业链供应链绿色转型具有重要意义,为此提出基于最小二乘支持向量机的电网企业供应链碳排放预测方法。首先,利用4E平衡模型获取电网企业供应链碳排放数据;其次,利用PLS-VIP算法对碳排放数据实施数据筛选,得到有效的碳排放数据变量;最后,引入最小二乘支持向量机,构建碳排放预测模型,并且采用量子粒子群优化算法对其展开优化,实现电网企业供应链碳排放高精度预测。实验结果表明,所提方法在保证预测过程较高稳定性的同时,一定程度上提高了预测精度和预测效率。

基于最小二乘支持向量机的造纸工控网络高隐蔽性入侵检测

造纸工控网络的数据特征具有复杂性和多样性,对于高隐蔽性入侵行为,其特征可能被混杂在正常操作和噪声中,增加了检测的难度。为此,提出基于最小二乘支持向量机的造纸工控网络高隐蔽性入侵检测方法。首先,使用CEEMD算法对网络数据进行分解,得到一系列固有模态分量(IMF),利用排列熵对IMF分量进行分析,确定高噪声IMF分量;使用小波降噪对高噪声IMF分量展开抗干扰处理。然后,使用互信息特征选择方法对抗干扰处理后的入侵数据进行特征提取。最后,将提取到的入侵数据特征作为输入数据,通过最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立一个判别函数,该函数根据输入数据的特征值进行分类,并判断网络中是否存在高隐蔽性入侵行为。实验结果表明,所提方法最高入侵检测准确率达到0.98,Kappa统计量最大为0.99,表明所提方法的数据处理效果好、网络入侵检测精度高。

基于最小二乘支持向量机的农村土地利用空间优化配置方法及实例分析

因为农村各类用地数据具有样本小、非线性等特点,导致土地利用空间配置结果的适宜性较差,所以本文提出基于最小二乘支持向量机的农村土地利用空间优化配置方法。基于最小二乘支持向量机预测农村土地利用空间格局,得到各类用地面积数据,对各类用地进行满足经济效益与生态效益最大化的多目标函数的优化配置。实例结果表明,农村土地利用空间优化配置结果中各用地类型高度适宜区域的面积占比均超过75%,证实了设计方法的合理性。

基于小波包分解与最小二乘支持向量机的用户侧净负荷预测

随着分布式可再生能源在用户侧逐步接入,电表监测得到的用户净负荷曲线形态相对于原有实际负荷曲线更加不稳定,因而极大降低了用户的净负荷预测精度。针对此问题,提出基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的用户侧净负荷预测方法,通过对用户净负荷时序数据作小波包分解,得到信号特征更为明显的高频分量与低频趋势部分,筛选剔除波动性大、噪声信号多的高频细节分量。同时考虑气象因素,利用最小二乘支持向量机对小样本非线性信号的训练效率高、泛化能力强的特点,采用其模型对其余包含更多有效负荷数据信息的低频分量分别进行预测重构,叠加得到最终的净负荷预测值。通过对可再生能源高度渗透的某地区用户实际净负荷数据进行实例分析,结果表明所提预测方法在此物理场景下相比于传统预测方法有更高的预测精度。

基于最小二乘支持向量回归机的矿浆酸碱度鲁棒软测量

针对酸碱度在线检测仪稳定性差、维护保养成本高等不足及人工检测严重滞后的问题,结合泡沫浮选工艺机理分析,以在线泡沫视频图像表观特征为辅助变量,采用最小二乘支持向量回归机(Least Squares Support Vector Regression,LSSVR)实现了泡沫浮选矿浆酸碱度的软测量.将不同特性的核函数凸组合以提高模型性能,并采用最近邻山峰聚类算法约简核矩阵,降低计算复杂度,利用偏最小二乘回归提高模型鲁棒性.工业运行数据仿真结果表明,建立的软测量模型能够连续在线检测矿浆的酸碱度,并获得了比标准LSSVR、加权LSSVR及多核LSSVR更高的预测精度,可满足工业要求.

鲁棒最小二乘支持向量回归机

针对最小二乘支持向量回归机(LS-SVR)对异常值较敏感的问题,通过设置异常值所造成的损失上界,提出一种非凸的Ramp损失函数。该损失函数导致相应的优化问题的非凸性,利用凹凸过程(CCCP)将非凸优化问题转化为凸优化问题。给出Newton算法进行求解并分析了算法的计算复杂度。数据集测试的结果表明,与最小二乘支持向量回归机相比,该算法对异常值具有较强的鲁棒性,获得了更优的泛化能力,同时在运行时间上也具有明显优势。

一类非平坦函数的多核最小二乘支持向量机的鲁棒回归算法

给出了标准最小二乘支持向量机的数学回归模型,并提出了多核最小二乘支持向量机算法,用于提高非平坦函数的回归精度.运用谱系聚类方法解决多核最小二乘支持向量机的解缺乏稀疏性的问题.利用偏最小二乘回归方法对多核最小二乘支持向量机进行了鲁棒回归.通过仿真实例证实了所提方法的有效性.

航向保持鲁棒最小二乘支持向量机控制

考虑到船舶航向控制中,存在的大量不确定因素及对控制系统的实时性要求,提出一种基于鲁棒最小二乘支持向量机(RLSSVM)的船舶航向保持控制方案.该控制策略充分利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力、自学习适应能力和并行信息处理能力,并与H^2/H~∞鲁棒控制算法相结合,优势互补,形成闭环控制.仿真结果表明,该系统对海情的变化有良好的自适应能力,鲁棒性强,实现了航向保持精确控制.